Bài giảng Kiến trúc máy tính: Chương 10 - ThS. Nguyễn Thị Phương Thảo

Bài giảng "Kiến trúc máy tính - Chương 10: Tập lệnh - Đặc điểm và chức năng" cung cấp cho người học các kiến thức: Các đặc điểm của lệnh máy, các kiểu toán hạng, các kiểu dữ liệu Intel x86 và ARM, các loại hoạt động, các loại hoạt động Intel x86 và ARM. Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Kiến trúc máy tính: Chương 10 - ThS. Nguyễn Thị Phương Thảo + Kiến trúc máy tính Bộ môn Kỹ thuật máy tính và mạng Chương 10 + Tập lệnh: Đặc điểm và chức năng + Chương 10. Tập lệnh 1. Các đặc điểm của lệnh máy b. Các kiểu dữ liệu ARM a. Thành phần của lệnh máy 4. Các loại hoạt động b. Biểu diễn lệnh a. Truyền dữ liệu c. Các loại lệnh b. Số học d. Số lượng địa chỉ c. Logic e. Thiết kế tập lệnh d. Chuyển đổi 2. Các kiểu toán hạng e. Vào/ra a. Số f. Điều khiển hệ thống b. Ký tự g. Truyền điều khiển c. Dữ liệu logic 5. Các loại hoạt động Intel x86 và 3. Các kiểu dữ liệu Intel x86 và ARM ARM a. Các loại hoạt động x86 a. Các kiểu dữ liệu x86 b. Các loại hoạt động ARM + 10.1 Đặc điểm tập lệnh  Hoạt động (operation) của VXL được quyết định bởi các lệnh nó thực hiện, đó là các lệnh máy tính (machine instructions hay computer instructions)  VD: Lệnh STORE: lưu trữ dữ liệu vào bộ nhớ  Tập hợp các lệnh khác nhau mà VXL có thể thực hiện được gọi là tập lệnh (instruction set) của VXL  Mỗi lệnh phải có những thông tin cần thiết cho bộ xử lý thực hiện hoạt động  VD: Lệnh STORE ở trên phải đi kèm địa chỉ ngăn nhớ mà dữ liệu được ghi vào Biểu đồ chu kỳ lệnh + a. Các thành phần của lệnh  Mã lệnh - Operation code (opcode): chỉ ra hoạt động (operation: hoạt động/phép toán) được thực hiện thông qua một mã nhị phân được gọi là mã lệnh (opcode)  Tham chiếu toán hạng nguồn: Mỗi hoạt động có thể tham chiếu đến một hoặc nhiều toán hạng để lấy dữ liệu đầu vào cho hoạt động: các toán hạng này được gọi là toán hạng nguồn  Tham chiếu toán hạng kết quả (toán hạng đích): Hoạt động có thể đưa ra một kết quả  Tham chiếu lệnh tiếp theo: Một số hoạt động có thể rẽ nhánh đến một câu lệnh ở vị trí khác  nói cho VXL nơi để lấy lệnh tiếp theo sau khi việc thực thi lệnh hiện tại hoàn thành  VD: lệnh của máy IAS (20b: 8b opcode và 12b địa chỉ toán hạng) Mã lệnh (Opcode) Mô tả hợp ngữ Công việc Truyền dữ liệu từ thanh ghi AC vào ngăn 00100001 STOR M(X) nhớ có địa chỉ X trong bộ nhớ (M) Truyền dữ liệu từ AC vào ngăn nhớ có VD: 00100001 0001 địa chỉ 1A0 trong bộ nhớ. 1010 0000 STOR M(1A0) AC: toán hạng nguồn (ngầm định) 1A0: toán hạng đích Các toán hạng nguồn và kết quả có thể ở một trong bốn vùng sau: 1) Bộ nhớ chính hoặc bộ nhớ ảo 2) Thanh ghi  Toán hạng nguồn/kết quả có thể là  Toán hạng nguồn hoặc kết quả có thể là các một vị trí bộ nhớ chính hoặc bộ thanh ghi. Một VXL chứa một hoặc nhiều nhớ ảo. Trong lệnh phải chứa địa thanh ghi, mỗi thanh ghi được gán cho một chỉ bộ nhớ chính hoặc bộ nhớ ảo tên hoặc số riêng. của toán hạng đó  Một lệnh có thể tham chiếu đến các thanh ghi này. 3) Tức thì 4) Thiết bị vào/ra (I/O)  Giá trị của toán hạng có thể được  Dữ liệu có thể lấy từ (hoặc ghi ra) đưa trực tiếp vào trong câu lệnh một thiết bị I/O  lệnh phải chỉ ra địa chỉ thiết bị và module vào/ra tương ứng + b. Biểu diễn lệnh  Trong máy tính, mỗi câu lệnh được biểu diễn bằng một chuỗi bit nhị phân  Câu lệnh được chia ra thành các trường tương ứng với các thành phần cấu thành của lệnh  Ví dụ Ví dụ: Tập lệnh IAS  Trong các tài liệu, để dễ hiểu, lệnh ADD Cộng thường được biểu diễn dưới dạng SUB Trừ các ký hiệu thay vì các bit nhị phân. MUL Nhân Opcode được viết tắt, mô tả hoạt DIV Chia động (phép toán). LOAD Tải dữ liệu từ bộ nhớ STOR Lưu dữ liệu vào bộ nhớ + Ví dụ: NNLT bậc cao được đưa ra để giúp công việc của lập trình viên thuận lợi hơn Ví dụ câu lệnh: X=X+Y viết bằng NN C++ nếu dịch sang tập lệnh IAS sẽ gồm các lệnh như sau 0010 0000 0001 0000 LOAD X Đọc X từ bộ nhớ vào thanh ghi AC 0101 0000 0001 0001 ADD Y Đọc Y từ bộ nhớ, cộng Y với AC, kết quả ghi vào AC 1000 0000 0001 0000 STOR X Ghi AC vào X trong bộ nhớ Trong đó: X, Y là biến, có địa chỉ BN: X: 0000 0001 0000 Y: 0000 0001 0001 + c. Các loại lệnh: chia thành 4 nhóm  Xử lý dữ liệu: các lệnh số học và logic  Các lệnh số học cung cấp khả năng tính toán để xử lý dữ liệu số  Các lệnh logic (Boolean) hoạt động trên các bit, cung cấp khả năng xử lý bất kỳ loại dữ liệu nào. Các lệnh này chủ yếu thực thi với các bit trên thanh ghi  Lưu trữ dữ liệu  Các lệnh đọc/ghi dữ liệu từ/vào thanh ghi hoặc bộ nhớ  Di chuyển dữ liệu:  Gồm các lệnh vào/ra: được sử dụng để truyền chương trình và dữ liệu vào bộ nhớ và các kết quả tính ...